解析橋梁水下承臺施工中鋼圍堰的應用

聶金海

摘 要：鋼圍堰在承臺施工中起著重要作用，容易被侵蝕，為此必須加強鋼圍堰施工控制，以保證承臺質量。結合實例，主要從設計、計算和安裝施工等方面對其在承臺施工中的應用進行了分析。

關鍵詞：水下承臺；鋼圍堰

承臺是支撐橋墩和橋梁的基礎，其穩定性和承載能力直接決定著橋梁質量。然而，很多河流江湖處的橋梁承臺都位于水下，受水流的長期沖刷，極易遭到侵蝕。如若承臺的穩定性被破壞，橋墩及橋梁必將受到牽連，為此，必須確保承臺施工質量。鋼圍堰是承臺施工中常用的方法，主要起擋水作用，以方便承臺施工。但若使用不合理，可能會妨礙施工，甚至出現安全隱患。

1 工程概況

某橋梁工程C段橫跨河流，長3520m，主橋寬34m，分幅建造，左右幅橋均采用（3.5+13.5+3.5+13.5）m的連續箱梁。施工場地的地表水系多依賴此河流補給，其水位埋深正常情況下在2m—10.6m之間，高程為8.5m—16.8m。從地質河流方面來看，此河段的汛期為5—8月份，通航水位的最高、最低值相差近6m，流速最大時為0.3m/s。經商榷，在承臺施工時使用鋼圍堰法。

2 鋼圍堰的設計和計算

2.1 鋼圍堰。在橋梁建設中，當樁基礎或承臺位于水下時，為方便在干燥環境中施工，常會使用圍堰將水隔絕，形成一個密閉空間。按照材質劃分，圍堰有土石圍堰、鋼圍堰、木板圍堰等多種類型，其中，鋼圍堰的應用最為廣泛。雙層薄壁鋼圍堰是實際中最為常見的一種，除了防水、圍水，還能起到支撐基坑坑壁的作用。鋼圍堰的設計計算是前提工作，主要涉及圍堰的尺寸。質量、形狀等。

2.2 尺寸計算。根據水下承臺尺寸進行相配套的圍堰設計，水下承臺分為3部分：①底部，即底模板，以封底混凝土層制成，結合工程要求設計為400cm；②鋼架和承重部分，按照實際要求設計為高度300m；③主體結構，由高強混凝土構成，高度設計為600cm。

此次工程，將鋼圍堰分為兩節：①第一節主要是封底混凝土層，和主結構的一部分，長620cm；②第二節由主體結構另一部分，和全部鋼架承重部分組成，長880cm。分上下兩段，下段長3.5m，使用加厚的6.5mm鋼板為主要材質；上段長4.5m，使用5.5mm厚的鋼板材質。另外，為方便施工，圍巖尺寸應設計的比水下承臺總體高度高，并在上下留有余量，主要起固定承臺的作用。

2.3 空間箱體設計。鋼圍堰的作用極為重要，但施工中有一定的難度，抗張力設計要求較高。為降低難度，增加其自身的抗張力，通常設計為空間箱體的結構，該工程的支持結構采用雙層鋼板，并在箱體內部進行桁架鋪設，起到固定箱體的作用，以方便水下承臺施工。其他參數都嚴格按照要求進行設計。箱體外壁高度為15m，雙層鋼板的空間厚度為1.5m.

3 鋼圍堰的安裝施工

水下承臺是支撐橋梁的基礎，在水下容易被侵蝕，進而可能影響到上部穩定，所以要嚴格控制鋼圍堰的施工。因該工程鋼圍堰分為兩節，在施工時分開進行。一般而言，鋼圍堰的施工步驟為：拼裝—浮運—起吊下沉—接高—灌水—澆筑—拆除。

3.1 第一節安裝施工。在拼裝船上按照規定進行第一節鋼圍堰的主體的加工和拼裝，拼裝結束后對其質量進行測試，確保測試結果完全符合標準，然后運輸到指定位置。使用75t承載能力的履帶式吊塔慢慢將這一部分起吊至空中，與固定平臺相垂直。接著，施工人員利用相關工具按順序對第一節加固，直至全部完成。安裝好的部分要及時焊接，并保證符合規定標準。然后進行該部分鋼圍堰上的其他部位的安裝施工，直至加工工作全部完成，開始吊裝下沉，先對水體中的雜物垃圾等進行徹底清理，地基槽要保持整平，可提高鋼圍堰下沉時的穩衡性。鋼圍堰沉入水中，除了自身重量，還需借助外力，通常是在頂部施加足夠的壓力，將其沉入到設計位置。如在圍堰上口施加橫擔，利用手拉葫蘆上頭扣于橫擔，下端與樁上鋼筋相連，根據下沉速度調整葫蘆鏈鎖的長度。

3.2 第二節安裝施工。與第一節的工序相似，將此節主體結構吊起安裝于第一節上。全部結構的安裝工作結束后，應使用后高強度鋼板做整體一次性的焊接，并進行檢測，確保達標。然后緩慢控制鋼圍堰沉入水中，遇到阻礙時，可利用空壓機吸泥，或施加外力等方法，將鋼圍堰下沉至指定位置。

3.3 填料施工。填土時應嚴把土質的質量關，如孔隙率小等，或加以夯實，以免出現滲漏現象。填完之后進行平整，上面覆蓋一層30cm厚的黃砂，并以一層30cm厚的碎石覆蓋于黃砂之上。填筑頂面的高程根據承臺底立模的高度而定。填料施工中應注意，如果鋼圍堰內水位過高，必須及時排除，降低水位差，否則很容易出現穿孔現象。圍堰內的水位在整個濾層填完后才能減低。另外，承臺施工時需要配置有水泵，負責滲水的排除，根據實際情況選擇水泵的類型。

3.4 拆除。在承臺澆筑工作結束后，根據氣溫使其承載力達到承載自重，然后便可進行拆除工作。因拆除時會有很大摩擦力，為此，常先將圍堰內外的土層進行松動，再借助吊裝運輸工具起吊圍巖，并運出現場。

4 鋼圍堰施工中的關鍵和注意事項

4.1 關鍵點。抽水之前，支撐系統必須同時頂緊，否則會影響施工質量。如此工程有5層支撐系統，若其中一層的圍囹與鋼板樁之間有5cm的間隙，當抽水至地3層支撐系統下0.5m時，鋼板會發生較大的變形。一旦應力超過210MPa，整個結構都有可能坍塌。而在實際施工中，圍囹和鋼板樁很難緊貼不出現縫隙，所以為保證支撐系統能夠充分參與受力，提高鋼圍堰結構的安全性，必須將全部支撐系統水下頂緊。

在鋼板插打之前，應做好承臺位置的河床清淤工作，因為鋼圍堰施工時間較長，在河水的沖刷下，外側河床可能有大量的淤泥堆積，應充分了解淤積程度，并將之清除。關于鋼板樁的施工定位也是關鍵點，施打鋼板樁時，下口有一定的難度，因為精度較低，可能會達不到設計標準，以至于出現上小下大的現象。為此，開始振打時打進覆蓋層2m左右即可，以便局部調整，隨時檢測垂直度，必要時采用異形樁實現合龍。

4.2 注意事項。在鋼圍堰下沉式，有幾項需要注意，內部的井孔面積較大，圍堰下沉時出土量和補水量都比較大，應配備相應的設備機具，如補水泵、潛污泵、高壓水泵等。吸泥設備應提前組拼，并調直試壓，做好拼接標高，使用時按標高拼接，并將去長度大小及進行明確的標記，為吸泥時提供方便。

5 結語

橋梁建筑是國家基礎設施建設中的重要組成部分，與交通、經濟等密切相連。尤其是隨著交通運輸行業的發展，車流量和荷載大幅增長，橋梁承受的壓力更大。作為橋梁建設的根基，承臺的作用不容小覷，直接關系著橋梁的建設質量，鋼圍堰施工是承臺施工中常使用的方法，為此，必須架加強鋼圍堰施工質量。

參考文獻

[1] 王煒杰，胡斌.鋼圍堰在橋梁水下承臺施工中的應用[J].山西建筑，2009（34）.

[2] 裴玉良.組合單壁鋼圍堰在水中橋梁施工中的應用[J].鐵道建筑技術，2013（9）.

[3] 李金鳳.涌潮作用下雙壁鋼圍堰施工期受力分析[J].中國水運，2012（4）.